Woraus besteht eine Glühlampe - ein Diagramm und ein Gerät

Um künstliches Licht zu erzeugen, wird häufig eine gewöhnliche Glühlampe verwendet. Dieses Element ist seit den Tagen der UdSSR jedem bekannt. Glaskolben, Patrone und Spirale sind die wichtigsten sichtbaren Teile des Produkts. Wie eine Glühlampe im Inneren angeordnet ist, ist sowohl für Anfänger als auch für Profis interessant.

Geschichte der Erfindung der Glühbirne

Das Produkt wurde von vielen Wissenschaftlern zu verschiedenen Zeiten entworfen und entwickelt. Der erste Lichtbogen wurde vom Wissenschaftler Petrov V.V. im Jahre 1802. Die Erfindung bestand aus zwei Kohlenstoffstäben, die mit den Polen einer galvanischen Batterie verbunden waren. Im Moment ihrer Annäherung entstand eine elektrische Entladung und ein Lichtbogen bildete sich über den Elementen. Die Verwendung einer solchen Lampe im Alltag war aus mehreren Gründen unmöglich - der Unannehmlichkeit des Designs, dem schnellen Verbrennen von Kohlestäben. Aber die Wissenschaftler der Welt begannen zu verstehen, woraus man eine Lampe machen sollte.

Nach 70 Jahren im Jahr 1872 war Lodygin A.N. erhielt ein Patent für eine Glühlampe. Als Spirale wurde ein Retortenkohlestab verwendet, der sich unter einer Glashaube befand.

Bereits 1880, am 10. Mai, wurde Lodygins Glühbirne in St. Petersburg auf der Liteiny-Brücke mit Straßenbeleuchtung ausgestattet. Die Lebensdauer der Lichtquelle betrug nur 2 Monate (bis der Kohlenstoffstab ausgebrannt war).

1880 führte Thomas Edison in den USA die verbesserte Lodygin-Glühlampe ein. Es gelang ihm, die Luft aus dem Glaskolben zu entfernen, was ein längeres Brennen der Spirale und ein helleres Leuchten sicherstellte. Edison entwarf auch eine Gewindebuchse zum Einschrauben einer Lampe in eine Fassung.

1910 wurde beschlossen, das Wolframfilament spiralförmig zu drehen, um seine Lebensdauer zu erhöhen. Somit arbeitet das Produkt jetzt 1000 Stunden lang anstelle der anfänglichen 50-100 Stunden.

Das Prinzip der Wärmestrahlung wird auch bei der Herstellung von Halogenleuchtstofflampen angewendet.

Woraus die Lampe besteht

Die Struktur und das Schema einer Glühlampe sehen folgendermaßen aus:

• eine birnenförmige oder abgerundete Glaskolbenform;
• Glühkörper (Wolfram- oder Kohlefilament), der sich darin auf zwei Hakenhaltern befindet;
• zwei Elektroden;
• Sicherung;
• Bein;
• Sockel (Fall) mit einem Isolator;
• sein Kontakt (unten).

Die Oxidation eines Wolframfilaments (Spirale, Glühkörper) ist aufgrund seiner Platzierung in einem Vakuum oder gasförmigen Medium ausgeschlossen. Sie füllen einen Glaskolben.

Elektrische Parameter

Alle Lampen sind für unterschiedliche Spannungen ausgelegt. Da feuerfestes Wolframmetall einen geringen spezifischen Widerstand aufweist, wird für die Vorrichtung des Lichtelements ein langer Draht benötigt. Somit erreicht das Filament in einer elektrischen Glühbirne oft 50 Mikrometer. Wenn Licht eingeschaltet wird, fließt ein Strom durch den leuchtenden Körper und übersteigt den Arbeitsstrom um das 10-14-fache. Je mehr sich der Faden erwärmt, desto stärker steigt der Widerstand des Fadens und der Strom nimmt ab.

Das Funktionsprinzip einer elektrischen Glühlampe

Nach der Überlegung, woraus eine Glühbirne besteht, ist es wichtig, das Funktionsprinzip zu verstehen:

• Wenn Licht eingeschaltet wird, fließt ein Strom durch die Unterseite der Kappe zum Glühkörper.
• Das Wolframfilament ist nach dem Schließen des Stromkreises sehr heiß, was zu seinem Glühen führt.
• Zu diesem Zeitpunkt erreicht die Temperatur des Fadens 570 Grad.
• Somit verschiebt sich das Spektrum des Glühens der Glühbirnen in Richtung warmer Temperaturen.

Als Referenz: Je niedriger der Grad des Wolfram / Kohlenstoff-Filaments ist, desto geringer ist der Energieanteil, der zum Körper des Filaments gelangt und dessen sichtbare Strahlung hervorruft. Retro-Lampen unterscheiden sich darin, dass sie die Spirale langsamer und schwächer erwärmen.

Sorten von leichten Elementen

Alle Produkte werden nach unterschiedlichen Parametern klassifiziert. Durch die Art der Füllung der Glühbirne unterscheiden sich diese Lampen:

• das einfachste Vakuum (wenn sie aus dem Kolben hergestellt werden, wird die gesamte Luft abgesaugt);
• gefüllt mit Argongas;
• Xenonhalogen;
• gefüllt mit Krypton.

Je nach Verwendungszweck werden die Lampen in folgende Typen unterteilt:

• Dekorativ. Sie arbeiten nach dem üblichen Prinzip. Der Kolben besteht aus einer Kerze oder einer Kugel.
  

  Dekorative Glühbirnen
• Allgemeiner Zweck. Diese sind allen gewöhnlichen Elementen bekannt, die in einen Kronleuchter oder eine Wandleuchte geschraubt sind. Oft beschäftigen sich Meister mit der Frage, wie viel Watt eine Glühbirne verbraucht. Sie können ein Produkt für 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 und mehr Watt kaufen. Je höher der Indikator, desto heller das Leuchten.
• Lampen für die lokale Beleuchtung. Strukturell unterscheiden sie sich nicht von gewöhnlichen Elementen. Die Betriebsspannung für sie liegt jedoch im Bereich von 12-42 V.
• Lampen zur Beleuchtung. Sie haben eine Flasche in hellen Farben bemalt. Betriebsleistung im Bereich von 10-25 Watt.
• Signalisierung. Sie haben einen extrem geringen Stromverbrauch und werden für Beleuchtungsgeräte verwendet. Heute werden solche Produkte von modernen LED-Lampen souverän abgelöst.
  
• Scheinwerfer. Der Glühkörper wird aufgrund seiner praktischen Aufhängung in der Glühbirne auf besondere Weise verlegt. Dadurch ist es möglich, eine bessere Fokussierung des Glühens zu erreichen. Die Leistung solcher Lampen erreicht 10-50 Kilowatt.
  

  Spiegellampe
• Gespiegelt. Sie haben eine spezielle Kolbenbeschichtung. Es ist teilweise mit einem Film aus thermisch gespritztem Aluminium bedeckt. Somit ist es möglich, eine enge Richtwirkung des Lichtstrahls zu erreichen. DSLRs werden für die lokale Beleuchtung verwendet.
• Transport. Diese Produkte zeichnen sich durch erhöhte Festigkeit und Vibrationsfestigkeit aus. Für Transportlampen werden spezielle Sockel verwendet, mit denen Sie das Beleuchtungselement unter beengten Bedingungen der Maschine schnell austauschen können. Solche Elemente arbeiten von der Stromversorgung eines Autos 6-220 V.
• Produkte für optische Instrumente. Heute fast nie veröffentlicht. Früher für Filmprojektoren, medizinische Geräte verwendet. Lampen dieses Typs haben einen Kolben einer besonderen Form.
• Licht schalten. Beziehen Sie sich auf die Klasse des Signals. Sie haben eine kleine Lampengröße, mit der sie unter den Knöpfen der Paneele verschiedener Installationen platziert werden können.
  

  Doppelstrang-Warnleuchte

Durch die Anzahl der Filamente sind alle Elemente:

• Doppelfaden. Sie haben einen leuchtenden Körper für fernes (starkes) Licht und einen für gedämpftes (schwaches) Licht. Verwendet in Autos, in der Luftfahrt, an Eisenbahnampeln, in den Sternen des Moskauer Kremls.
• Einzelsträngig. Bekannte Wolframglühbirnen.

Der Körper von Produkten mit geringer Trägheit weist eine extrem dünne Spirale auf. Bisher wurden sie für optische Tonaufzeichnungssysteme verwendet. Es gibt auch Heizlampen, mit denen Trockenkammern, Elektroherde, Bürogeräte usw. angeordnet werden.

Vorteile und Nachteile

Glühlampen haben eine Reihe von Vorteilen:

• angemessene Kosten;
• kompakte Abmessungen;
• sofortige Reaktion auf Ein / Aus;
• Mangel an Flimmern, das die Augen beeinträchtigt;
• Trägheit gegenüber Spannungsspitzen;
• sanftes Gamma des Glühens, das zur Entspannung beiträgt und eine Atmosphäre des Komforts schafft;
• guter Farbwiedergabeindex gleich Ra 90;
• Arbeiten unter allen Bedingungen (einschließlich hoher Luftfeuchtigkeit);
• ständige Verfügbarkeit für den Verbraucher;
• Umweltfreundlichkeit;
• Lärmmangel während der Arbeit;
• Inertheit gegenüber ionisierender Strahlung.

Die Nachteile von Glühlampen umfassen solche Momente:

• Zerbrechlichkeit, Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Schäden;
• relativ kurzes Leben;
• geringer Wirkungsgrad von nicht mehr als 5-7% (Verhältnis von verbrauchter Leistung zu sichtbarer Strahlung);
• Brandgefahr bei direktem Kontakt der Lampe mit brennbaren Stoffen (Textilien, Stroh usw.);
• die Wahrscheinlichkeit einer Explosion aufgrund eines Wärmeschocks oder eines Bruchs einer Spirale unter Spannung.

Trotz all dieser Mängel behalten bekannte Glühbirnen sicher ihre Position. Mehr als 70% der GUS-Bevölkerung nutzen sie immer noch.

Effizienz und Haltbarkeit

Bei der Analyse der Anordnung einer Glühlampe ist es wichtig, deren Effizienz zu verstehen. Bei einer Lichttemperatur von 3400 Kelvin beträgt der Wirkungsgrad des Elements 15%. Dies bezieht sich auf das Verhältnis von Stromverbrauch zu sichtbarem Licht, das für das menschliche Auge sichtbar ist. Bei einer Temperatur von 2700 K (durchschnittlicher Normalwert für eine normale Haushaltslampe) beträgt der Wirkungsgrad nur 5%.

Je höher die Glühtemperatur ist, desto höher ist der Wirkungsgrad. Gleichzeitig verkürzt sich jedoch die Lebensdauer des Produkts. Wenn Sie beispielsweise die Spannung um 20% erhöhen, wird die Helligkeit der Beleuchtung stärker - der Wirkungsgrad der Glühlampe steigt, die Lebensdauer verringert sich jedoch um 90-95%. Dementsprechend führt eine Abnahme der Spannung zu einer Abnahme des Wirkungsgrades des Produkts und einer Erhöhung seiner Lebensdauer.

So verlängern Sie die Lebensdauer einer Glühlampe

Im Durchschnitt hält eine normale Haushaltsglühlampe 700-1000 Stunden. Tatsächlich brennt das Element jedoch viel schneller aus. Um die Lebensdauer der Glühlampe zu verlängern, müssen Faktoren verhindert werden, die zum Ausbrennen der Spirale führen.

• Spannungsbereich beobachten. Es ist auf dem Kolben des Produkts angegeben. In der Regel entspricht dies 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Wenn die Spannung im Haus überschritten wird, brennt das Produkt früher aus. In einer Wohnung beträgt die maximale Spannung beispielsweise 220 V, und die Lampe wurde mit einem Bereich von 125 bis 135 V gekauft. Hier brennt das Filament eindeutig schneller aus, da der Wirkungsgrad des Produkts steigt.
• Fehlfunktion der Patrone beheben. Wenn die Lampen häufig durchbrennen, lohnt es sich, sie zu überprüfen und die Kontakte zu überprüfen. Wechseln Sie gegebenenfalls die Patrone.
• Vibrationen beseitigen. Sie führen zu einem schnellen Ausbrennen des Wolframfadens. Daher erfolgt die Übertragung von Mobilgeräten am besten bei ausgeschalteter Glühlampe.

Um die Lebensdauer der Glühlampe zu verlängern, können Sie die Spannung im Netzwerk nur um 7-8% reduzieren. In diesem Fall hält das Produkt bei sparsamem Energieverbrauch 3-3,5-mal länger.